电力系统继电保护及故障检测分析

电力系统继电保护及故障检测分析

倪宏坤1王立晶2张彦哲2曹磊2

1.国网新疆电力公司，新疆乌鲁木齐830011；

2.国网新疆电力公司乌鲁木齐供电公司，新疆乌鲁木齐830011

摘要：电力为我国居民的生活带来便利，同时也为促进我国各个行业经济发展，推动社会进步起着基础作用；而由于我国综合实力不断扩大提高，电力系统为了更加适应社会水平，必须在保证其运行稳定的同时提升电力维护故障诊断技术及维修方法的有效性。因此，相关人员需要利用继电保护故障诊断技术对电力系统出现的故障进行检测，并采取相应的维修方法，从而保证电力系统的正常运行。文章对电力系统继电保护及故障检测进行分析，以供参考。

关键词：电力系统；继电保护；故障检测

中图分类号：TM73文献标识码：A

引言

电力系统规模不断加大，目前全国将近有两万多个节点，每个节点对应相应变电站或发电厂，这么庞大的系统安全稳定性及运行质量特别重要，继电保护就是保证电力系统安全运行的装置。电力系统容易发生故障，最常见的故障为单相短路故障，其次还有两相短路、三相短路、短路、过电压、过负荷等，继电保护装置和检测系统能够确定故障类型，并自动进行故障切除或给运行人员发出警告。对电力系统中的设备进行有效保护，不至于因某处发生故障而影响其他线路的可靠运行，从而保证了电力系统供电的持续性。

1供电系统继电保护原理

由于供电系统在整个电力系统的地位十分关键，所以供电系统的继电保护就显得十分重要。在供电系统中，将故障或非正常的运行状态反映出来，并且按照要求将发生故障的设备其间或有关线路从供电系统中切除同时及时向供电系统安全责任人员发出警告，具有这种功能的装置就叫做继电保护。供电系统的构成是依靠各种电力元件与线路组成的，各个元件之间通过电力相互连接，当某一处发生故障时，会发生连带故障，造成对整个供电系统不同程度的影响。对继电保护有速动性、选择性、灵敏性和可靠性四大要求，供电系统中的继电保护需要在第一时间排查出电力故障以及线路问题，并快速启动正常的设备，将设备损坏降到最低，并防止故障进一步扩散，影响整个供电系统运行。这就是继电维护的速动性，选择性是指在故障发生后能够自动确定故障设备以及短路线路，并有目标有选择的将他们从整个供电系统中切除，实现清除最小故障的同时最大的维护系统正常运转。在故障发生时，在切除故障根源后及时的向电力安全人员发出警告信号，是相关负责人尽早更换故障设备，灵敏地反映出故障发生时的情况以及估算损失，这时要求继电保护的灵敏性。最后要保证继电保护装置的可靠，不会失灵对故障发生没有反应和不会对没有发生故障的环节出现误判，确保继电器的正常运行，保护供电系统运转。

2电力系统继电保护常见故障检测方法

2.1利用空间电磁场探测单相接地故障支路

当电力系统发生单项短路故障后，在短路点处前支路和后支路的零序电流及零序电压会有很大不同，其周围电场及磁场的分布也会不同，因此，可以依据零序电场和磁场来确定故障点的位置，判断依据：（1）小电流接地系统稳定性。以典型的10kv线路为例，对五条支路进行故障点实验，首先确定正常支路的参数，然后与待检测故障线路进行对比分析，并将故障线路零序电流、电压等数据记录下来，没有故障的线路容性电流要超前电压90°，且零序功率为负值；发生故障的线路在短路位置之前零序电压落后电流90°，功率仍为负数，而短路之后零序电压超前电流90°，功率为正值，以此便可以判定出故障点位置，从而为电力系统及时排除故障保证稳定可靠运行奠定基础。（2）配电线路磁场与电场的分布.一旦电力系统中某条线路发生故障就会引起线路周围磁场的变动，在不考虑互感的条件下，可对配电网中各接地点进行磁场探测，从而得出电压与电流磁场的分布，利用五次谐波电流作为检测信号，进而达到确定故障点的目的。

2.2区别故障支路和故障相的方法

在小电流接地系统发生单相接地故障的时候，会发生一个涵盖故障特征的显现出来暂态的情况。且相应的还得建立一个小电流接地系统的数学模型，可以仿真在出现故障之前几个周波的具体波形，那么就可以得到电力系统之中符合电流发生的瞬时畸变波形，再就是发生接地故障的时候，所出现时刻电流暂态信号进行小波分解，最终得到故障之路三相电流能量时谱。之后就可以在出现故障之后，一个周波内能量的小波能量在接地的过程之中选线选相判断的根据。且可以直接性的通过查找故障时候的频带特征量以及负电荷电流提取的瞬时性特征，那么就可以实现系统在没有故障干扰的时候，精确的查找并识别出来故障相机故障支路。

2.3综合故障分析系统的继电保护和检测方法

将危机保护装置进行网络化，使得继电保护之中关键装置的每一点均可以实行纵联串联及差动保护，且还得给系统之中的主站进行相应的协调管理提供一个数据处理、上传及通讯等通信的支持。且还得要依据继电保护装置反应的保护安装处的电气量，实施检测可以及时的将故障的位置、性质、原因及相应的参数找出来，立即的向系统之中的保护装置发出命令，精确的将出现故障的设备及元件查找出来，最大限度之上降低发生故障时候的经济损失，充分的加大系统的安全稳定性及可靠性。

3综合故障分析系统的继电保护与故障检测方法

3.1网络化继电保护与故障检测方法

继电保护装置是保证电力系统安全稳定运行的重要设备，为了确保继电保护个主要设备的保护装置的可靠性，可以采用网络化继电保护与故障检测，即实施微机保护装置网络化，实现对保护装置的差动和纵联串联保护。微机保护装置网络化主要是由主站进行统一协调和管理，如提供数据通信与处理等支持，同时还能够保护继电保护装置安装处的电气量，判断出故障位置、故障参数、故障性质和故障原因等，继而快速准确的切除故障元件，提高电力系统和继电保护系统的安全性和可靠性。

3.2自适应控制继电保护与故障检测方法

采用自适应控制保护系统，主要是针对电力系统的运行方式变化和故障状态变化等进行检测，同时可以根据实时变化状态自动改变保护性能，确保能够适应电力系统各种转台变化，提高输电线路距离保护、发电机保护、变压器保护等电力系统响应与继电保护系统的系能，实现继电保护系统可靠性。

3.3人工神经网络继电保护与故障检测方法

采用人工神经网络继电保护与故障检测，主要是依据生物神经系统的神经网络、模糊逻辑、遗传算法等，将其应用在电力系统继电保护中，以期提高继电保护的作用。人工神经网络技术具有自组织、自学习、自适应等能力，且还能够实现分布式信息存储和并行处理，同时还能够明确判断出电力系统中发故障的方向，判断出故障的类型，同时检测出故障的距离，实现对电力系统各个设备的保护。

结束语

总而言之，随着科技的不断发展，电力系统继电保护逐渐形成了自动化和智能型的控制体系，完善电力系统继电保护的信息管理和处理系统，分析和处理继电保护故障发生的具体信息。在发展的过程中，电力系统继电保护可以及时对故障信息进行实时实地的监控，准确判断故障发生的信息，有针对性地处理故障，提高电力系统继电保护故障分析的有效性。

参考文献：

[1]钱志明.电力继电保护的故障及电工维修技术探析[J].山东工业技术，2016，04:150.

[2]王海军，丁书国.电力系统继电保护及故障诊断算法分析[J].低碳世界，2016，01:49-50.

[3]杨跃军.电力系统继电保护故障分析与处理措施探讨[J].中小企业管理与科技(下旬刊)，2016，01:285.

[4]黄锦旺.电力继电保护的故障及电工维修技术研究[J].科技经济导刊，2016，06:103.

[5]冯磊.浅析电力系统继电保护及故障检测[J].电子测试，2016，12:134+142.